第二章S7-200硬件体系结构

2020/2/151任务一理解可编程序控制器的结构任务二掌握PLC的基本工作原理任务三S7-200PLC的主要性能第二章S7-200硬件体系机构2020/2/152本章学习要求重点内容：S7-200的结构、性能指标了解内容：PLC的工作原理难点内容：PLC的工作过程2020/2/153任务一理解可编程序控制器的结构S3----S5-----S7(1975年)S7--200S7--300S7--400CPU21xCPU22x2020/2/154任务一理解可编程序控制器的结构一、PLC的基本结构2020/2/155主机电源微处理器(CPU)运算器控制器输入单元存储器EPROM(系统程序)RAM(用户程序)外设I/O接口I/O扩展接口用户输入设备输出单元用户输出设备I/O扩展接口PLC或上位计算机图形监控系统EPROM写入器打印机盒式磁带机编程器外部设备输入/输出扩展环节硬件结构示意图任务一理解可编程序控制器的结构2020/2/156任务一理解可编程序控制器的结构存储器存储内容系统程序存储器（ROM\PROM\EPROM\EEPROM）系统监控程序用户程序存储器（RAM）程序存储区用户程序(如梯形图、语句表等)数据存储区I/O及内部器件的状态存储器2020/2/157中央处理单元输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系统总线通信接口这是PLC与被控设备相连接的接口电路。用户设备需输入PLC的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量(要通过模数变换进入机内)等，通过输入接口电路将这些信号转换成中央处理单元能够接收和处理的信号。输出接口电路将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电机等被控设备的执行元件。输入输出接口2020/2/158直流输入接口电路示意图内部电路输入LEDININCOM2020/2/159交流输入接口电路示意图内部电路输入LEDININCOM～2020/2/1510继电器输出接口电路示意图内部电路输出LED～OUTOUTCOMLL2020/2/1511晶体管输出接口电路示意图L+OUTOUTCOMLL输出LED内部电路2020/2/1512二、PLC控制系统的等效工作电路任务二掌握PLC的基本工作原理三部分：2020/2/1513任务二掌握PLC的基本工作原理三、可编程序控制器的工作过程PLC是采用周期性顺序扫描。CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。2020/2/1514自诊断通讯处理扫描输入执行程序刷新输出开机PLC经过五个阶段的工作过程，称为一个扫描周期，完成一个扫描周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。2020/2/1515自诊断通讯处理扫描输入执行程序刷新输出开机每次扫描用户程序之前，都先执行故障自诊断程序。自诊断内容为I／0部分、存储器、CPU等，发现异常停机显示出错。若自诊断正常，继续向下扫描。2020/2/1516PLC检查是否有与编程器、计算机等的通信请求，若有则进行相应处理，如接收由编程器送来的程序、命令和各种数据，并把要显示的状态、数据、出错信息等发送给编程器进行显示。如果有与计算机等的通信请求，也在这段时间完成数据的接受和发送任务。自诊断通讯处理扫描输入执行程序刷新输出开机2020/2/1517PLC的中央处理器对各个输入端进行扫描，将所有输入端的状态送到输入映象寄存器。自诊断通讯处理扫描输入执行程序刷新输出开机2020/2/1518中央处理器CPU将逐条执行用户指令程序，即按程序要求对数据进行逻辑、算术运算，再将正确的结果送到输出状态寄存器中。自诊断通讯处理扫描输入执行程序刷新输出开机2020/2/1519当所有的指令执行完毕时，集中把输出映象寄存器的状态通过输出部件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号，以驱动被控设备。自诊断通讯处理扫描输入执行程序刷新输出开机2020/2/1520PLC经过这五个阶段的工作过程，称为一个扫描周期，完成一个扫描周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。在不考虑第二个因素（通讯处理）时，扫描周期T的大小为：T=（读入一点时间×输入点数）+（运算速度×程序步数）+（输出一点时间×输出点数）+故障诊断时显然扫描周期主要取决于程序的长短，一般每秒钟可扫描数十次以上，这对于工业设备通常没有什么影响。但对控制时间要求较严格，响应速度要求快的系统，就应该精确的计算响应时间，细心编排程序，合理安排指令的顺序，以尽可能减少扫描周期造成的响应延时等不良影响。2020/2/1521任务三理解可编程序控制器的性能一般技术性能指标2020/2/1522表2-3CPU22X系列机型的输入特性项目CPU221CPU222CPU224CPU226输入类型汇型/源型汇型/源型源型/汇型漏型/源型输入点数681424输入电压24VDC24VDC24VDC24VDC输入电流4mA4mA4mA4mA逻辑1信号15～35V15～35V15～35V15～35V逻辑0信号0～5V0～5V0～5V0～5V输入延迟时间0.2～12.8ms0.2～12.8ms0.2～12.8ms0.2～12.8ms高速输入频率30KHz30KHz30KHz20～30KHz隔离方式光电光电光电光电隔离组数2/446/811/132020/2/1523表2-4CPU22X系列PLC机型的输出特性项目CPU221CPU222CPU224CPU226输出类型晶体管继电器晶体管继电器晶体管继电器晶体管继电器输出点数446610101616负载电压20.4～28.8VDC5～30DC/5～250VAC20.4～28.8VDC5～30DC/5～250VAC20.4～28.8VDC5～30DC/5～250VAC20.4～28.8VDC5～30DC/5～250VAC输出电流1信号0.75A2A0.75A2A0.75A2A0.75A2A0信号10mA—10mA—10μA—10μA—公共端输出电流总合3.02A6.0A4.5A6.0A3.75A8.0A6A10A接通延时标准脉冲15μs10ms15μs10ms15μs10ms15μs10ms2μs—2μs—2μs—2μs—关断延时标准脉冲100μs10ms100μs10ms100μs10ms100μs10ms10μs—10μs—10μs—10μs—隔离方式光电电磁光电电磁光电电磁光电电磁隔离组数41/36353/484/5/72020/2/1524任务三理解可编程序控制器的性能主机技术性能指标